[發明專利]一種透明耐用防污涂料的制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110920863.0
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113527995B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 田雪林;吳成蛟
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C08G18/62;C08G18/28
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 高冰

本發明屬于防污涂料技術領域，具體涉及一種透明耐用防污涂料的制備方法與應用。本發明采用低表面能分子對異氰酸酯進行接枝后，與多羥基反應底物反應制備得到新化學結構的涂料/涂層。本發明使用環保的、低表面能的聚二甲基硅氧烷或其共聚物作為防污基團，無氟、無含氟溶劑、無酰氯等，成本低廉、環境友好；制備得到的涂層不需要溶劑即可固化成型；對玻璃等基底材料的附著力高、光澤好、透明度高、并具有高的耐磨性；可使用旋涂、拉涂、刷涂、浸涂等多種涂覆方法制備；可以涂覆在多種材料表面而具有高的普適性；可用于電子觸摸屏、精密儀器表面、織物表面等領域。

技術領域

本發明屬于防污涂料技術領域，具體涉及一種透明耐用防污涂料的制備方法與應用。

背景技術

隨著社會的發展、科技的進步，市場上出現了越來越多的觸屏類電子產品和精密儀器，但是在使用過程中，這些產品的表面會附著大量的灰塵、污物以及指紋等，并且難以擦拭干凈，從而嚴重影響產品的美觀以及使用效果。比如，作為“人體身份證”的指紋，會通過日常接觸使其攜帶的汗液、皮脂、化妝品、護膚品等成分殘留在設備的表面，進而在一定程度上降低了產品的舒適度、表面透明度、清潔度和準確率，嚴重者甚至會引入微生物、造成電化學腐蝕等。有研究表明，自然狀態下指紋在材料表面能保持長達四十年，這在很大程度上制約了觸摸屏、金屬工業、透明設備、光學鏡頭、智能終端等精密儀器的發展。同時，也對材料表面的防污性能提出了巨大的挑戰。因此，目前需要解決的問題就是如何使產品表面防污、不沾指紋。

根據植物葉子的自清潔效應，當前普遍認為的具有防污效果的表面大致可分為兩類，即表面粗糙化的超疏表面和潤滑的平面。其中，超疏表面的接觸角＞150°，其包括超疏水表面、超疏油表面、超雙疏表面等；而潤滑的平面往往具有小的接觸角滯后(前進角與后退角的差值)和小的滾動角。對于超疏表面，一般都需要人工制備精細的微納米粗糙結構，在表面做低表面能的化學修飾后方能實現超疏液的性能。但這類材料的機械性能往往非常脆弱，在較小壓強下用纖維布就能破壞其物理結構或表面的化學成分，繼而引起疏液性能失效。同時，這類材料的透明度往往很低、制備工藝復雜/耗時、成本高、保存條件要求高等，使用場景非常有限等。比如中國發明專利CN102180016A使用Bosch工藝制備了100nm-4μm尺度的亞微米陣列，然后通過修飾長鏈烷烴硅烷得到超疏表面，但其制備工藝昂貴、耗時，且難以大規模生產，耐磨性能差、普適性低。發明專利CN107059469A將納米二氧化硅顆粒、氟硅聚合物等混合物經超聲分散后晾干于紙片表面從而制備得到超疏液紙張，該方法雖然簡便，但涂層與基底之間的附著力差，機械性能差。

基于應用性的考慮，潤滑的平面在應用方面更具有優勢。因為該類材料的透明度高，對材料的附著力也高，且制備工藝相對簡便，同時接觸角滯后小或滾動角小。但目前這類材料多以含氟物質為主，如全氟鹵素硅烷、全氟烷氧基硅烷、全氟聚醚、多氟嵌段共聚物、以及含氟小分子溶劑等。然而含氟物質會在生物體內富集，對自然環境和生命健康存在潛在且不可逆的安全隱患。另外有研究報道，含氟防指紋手機觸摸屏涂層材料的氟溶劑可導致有機氟急性中毒。所以急需開發無氟的環保型超疏水材料。

目前，雖然有不少的方法及工藝已用于無氟超疏水涂料的開發，但現有的制備方法仍存在條件苛刻、制備過程復雜、不夠綠色環保等問題。比如中國發明專利CN108504269B使用含雙鍵的丙烯酸/丙烯酸酯類單體，在紫外光或太陽光照射下固化得到無氟防污涂層，從而避免了含氟材料或溶劑的使用。但該方法對光源有高的要求(如需要特定功率的紫外燈，或較長時間日照等)，且其所用的丙烯酸類化合物的雙鍵鍵能低易被氧化、制備步驟繁瑣、反應條件苛刻等。因此，開發一種制備方法簡單，綠色環保，且透明、環保、耐用的多功能防污材料對實際應用方面更有意義。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提出了一種透明耐用防污涂料的制備方法，使用無氟材料等環保材料，可不加溶劑制備，工藝簡單，成本低廉，同時能使制備得到的涂料/涂層保持高的防污性、耐用性、透明性等性能。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：